23种设计模式 - 备忘录模式

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模式定义

备忘录模式（Memento Pattern）是一种行为型设计模式，其核心是在不破坏对象封装性的前提下，捕获并保存对象的内部状态，以便后续恢复。该模式特别适用于需要实现撤销/重做、状态回滚等功能的系统，如数控系统的加工状态保存与恢复。

模式结构

发起人（Originator）

负责创建备忘录（保存当前状态）和从备忘录恢复状态。
备忘录（Memento）
存储发起人的内部状态，仅允许发起人访问其数据。
管理者（Caretaker）
保存和管理备忘录，但不修改其内容。

适用场景

数控系统状态保存：如加工参数（坐标、速度）的备份与恢复。
操作撤销/重做：用户误操作后回滚到历史状态。
系统故障恢复：异常停机时恢复至安全状态。

C++示例（数控系统场景）

场景说明：
数控机床在加工过程中需要保存当前状态（坐标、速度），当发生异常时恢复至最近一次保存的状态。

#include 
#include 
#include // 备忘录：保存数控系统状态
class CNCStateMemento {
private:std::string position_;  // 坐标double speed_;          // 速度
public:CNCStateMemento(std::string pos, double speed) : position_(pos), speed_(speed) {}// 仅允许Originator访问（友元类）friend class CNCMachine;
};// 发起人：数控机床
class CNCMachine {
private:std::string position_;double speed_;
public:void setState(std::string pos, double speed) {position_ = pos;speed_ = speed;}CNCStateMemento* saveState() {return new CNCStateMemento(position_, speed_);}void restoreState(CNCStateMemento* memento) {position_ = memento->position_;speed_ = memento->speed_;std::cout << "恢复至状态：坐标=" << position_ << "，速度=" << speed_ << std::endl;}void display() const {std::cout << "当前状态：坐标=" << position_ << "，速度=" << speed_ << std::endl;}
};// 管理者：状态历史记录
class CNCCaretaker {
private:std::vector history_;
public:void addMemento(CNCStateMemento* memento) {history_.push_back(memento);}CNCStateMemento* getLastMemento() {if (history_.empty()) return nullptr;CNCStateMemento* last = history_.back();history_.pop_back();return last;}
};// 客户端使用示例
int main() {CNCMachine machine;CNCCaretaker caretaker;// 设置初始状态并保存machine.setState("X100 Y200", 1500);caretaker.addMemento(machine.saveState());machine.display();  // 输出当前状态// 修改状态（模拟异常操作）machine.setState("X150 Y250", 2000);std::cout << "异常操作后：";machine.display();// 恢复至最近保存的状态CNStateMemento* lastState = caretaker.getLastMemento();if (lastState) {machine.restoreState(lastState);machine.display();}return 0;
}